煙包模具的機械精度要求與維修要點分析

金葉南

（湖南福瑞印刷有限公司，湖南長沙 410100）

0 引言

在煙包印刷中，卷筒紙由凹印機印刷后，經過中間的燙金、二維碼印制等工序，最后進入離線模切機模切成為單個煙包。模具是離線模切機將紙卷模切成形的關鍵工作單元，是一種高精度、難維護、難調校、常需拆卸的機械組件（圖1）。質量上，要求煙包四周切邊光滑無紙毛紙灰，毛巾刃直角邊切透，小飛機處不帶廢；工藝上要求煙包無大小張，套印準確；刀刃耐磨損。因此，模具很大程度上制約機器運行速度和產品質量。模具圖案拼版方式有多種，現(xiàn)以2×8 煙包小盒為例進行闡述，分析其機械精度要求和維修要點，供同行參考。

圖1 2×8 煙包小盒模具

1 模具結構

模具為獨立的工作單元，通常由上輥、下輥、滾枕、機架、齒輪組等部件組成（圖2）。上輥與下輥兩端軸頭分別為2 個32016 軸承背靠背安裝，軸承安裝于軸承座孔內，然后與軸承座一起安裝于機架上；上、下機架通過其中間定位銷定位后，由4 根彈性拉桿鎖緊；滾枕安裝于上、下輥輥體兩端并貼緊，上、下輥由齒輪組帶動實現(xiàn)同步轉動。刀塊表面刻出刀刃，安裝于上輥表面相應的凹槽并拼成煙包形狀；下輥輥體表面加工M4 的螺紋孔，以安裝清廢針，輥體表面鍍硬鉻60 HRC。

圖2 模具結構

（2）更換新的聯(lián)軸器符合過渡配合。設備開啟后軸頭泵振動符合標準范圍。

2 關鍵部位機械精度要求

2.1 上、下輥

上、下輥選用40Gr，經鍛造成形后，自然時效1 年以上，加工時做調質處理24～26 HRC，以減少加工變形。上輥刀塊凹槽需有粗、半精、精三道銑削工序，并保證寬度尺寸公差為0～0.015 mm、深度公差0～0.05 mm。下輥表面淬火55 HRC 后，表面鍍硬鉻，鉻層厚0.03～0.05 mm；清廢針螺紋孔M4 深度9±0.1 mm。

2.2 機架與機架組件

本部分包括機架、軸承座、拉桿、定位銷等；機架選用45#鋼，采用鍛壓和調質熱處理以改善其金相組織，減少成品變形。軸承座選用40Gr，并做調質處理30 HRC。機架內孔與軸承座配合為Φ170（H6/js5），加工時實配間隙為0.015～0.025 mm；軸承座內孔與軸承外圈配合為Φ125（H5/js6），裝配時選用合適的軸承，使其齒輪端實配間隙為0.005～0.01 mm，另一端為游動端，實配間隙為0.01～0.02 mm；上、下機架銷孔與定位銷配合為Φ20（H7/k6）。拉桿為Φ9 細長軸，45#鋼調質處理28 HRC。

2.3 刀塊

刀塊選用瑞士進口材料，采用專爐熱處理后表面淬火硬度60±1 HRC，其外周尺寸公差0～-0.015 mm（圖3）。刀刃高度1.3～1.6 mm，并采用復合角形式，刀刃頂部角度取55°、根部取45°；刃線寬度0.03～0.05 mm，新刀取0.03 mm 為宜。

圖3 刀塊與刀刃

2.4 清廢鏟與清廢針

清廢鏟與清廢針均為易損件（圖4）。清廢針依次由扎針部分、六方、螺紋三部分組成，安裝于下輥表面M4 螺孔內，扎針露出輥體表面，采用不銹鋼材料，M4 螺孔深9 mm，六方＋螺紋的長度8.7 mm，安裝時確保六方不高于輥體表面。清廢鏟采用優(yōu)質黃銅，安裝時保證其底面與下輥表面相切，刃口緊貼輥體并確保間隙b＝0.03～0.05 mm，避免與輥體表面摩擦而損壞鉻層；清廢鏟槽口兩側與清廢針均保證間隙a＝0.2 mm。

圖4 清廢鏟與清廢針

2.5 各部件裝配后整體精度

上輥部分：滾枕跳動≤0.01 mm，刀刃跳動≤0.005 mm。下輥部分：滾枕跳動≤0.01 mm，輥體表面跳動≤0.005 mm。上輥刀刃與下輥表面間隙0.002～0.003 mm。

3 實際問題與維修要點分析

模具在實際運行中，常表現(xiàn)出的問題有紙毛、紙灰、粘連、未切透、大小張等質量問題，以及刀刃崩裂、清廢針帶廢、刀刃線偏斜、局部未切透、連接點、清廢針斷裂、下輥表面掉鉻等機械問題。質量問題一般是模具日常使用的漸變過程，主要由刀塊加工和修磨工藝決定；機械問題一般由于各部件尺寸精度、形位精度、磨損、間隙變大、裝配精度等因素引起。

3.1 軸承、軸承座、機架

軸承、軸承座、機架三者是保證模具精度與正常工作的基礎件，當模具表現(xiàn)出振動大、刀刃異常磨損、下輥輥體表面鉻層出現(xiàn)線條壓痕等現(xiàn)象，則需考慮三者配合面磨損值超差。軸承座外圓與機架內孔間呈上下方向對稱磨損，此處間隙≥0.05 mm，則修磨機架內孔，軸承座外圓實配加工并保證設計間隙；齒輪端軸承為軸向定位安裝，其外圈與軸承座內孔間磨損較小，但游動端因間隙較大而致使磨損也大，當此處間隙≥0.04 mm，則需要更換軸承座和軸承。

3.2 機架、定位銷、拉桿

機架銷孔、定位銷之間的磨損是造成刀刃線偏斜、上輥刀刃與下輥表面間隙不能調平整的重要原因。定位銷與銷孔為小間隙過渡配合，是上輥刀刃與下輥軸線對中的關鍵點，維修時此處常被忽視。當二者配合間隙≥0.05 mm，則需要修正銷孔，并實配定位銷，保證設計間隙。

拉桿是將上、下輥通過機架鎖緊的部件，受力部位為Φ9細長軸，其作用是保證模具模切壓力，并力求壓力穩(wěn)定。因為模切力不連續(xù)，拉桿表現(xiàn)為脈動式受力，承受交變載荷，容易疲勞。模具裝配時，用專用工具測量其受力后的伸長量為0.45 mm 即可。維修時，應反復測量其自由長度與受力后的伸長量，以確定拉桿是否疲勞。一般在模具運轉2000 萬轉時可以更換新拉桿。

3.3 刀塊

一方面，刀塊的損壞有兩種情況：①刀刃突然崩裂，為保證刀刃足夠的強度，刀刃截面采取復合角形式，根部采用45°夾角，確保刀刃寬度不過寬，頂部為55°夾角，確保刀刃耐磨，同時刀刃高度在1.3～1.6 mm，確保刀刃在切紙時能承受較大的折彎力矩，減少根部彎曲應力；②漸進式磨損，這屬于正常磨損，一般需要送修或加工新刀。

另一方面，刀塊與輥體刀塊凹槽的配合：當其表面刀刃與相鄰刀塊刀刃相連成一條刀刃線時為小間隙配合，一般為0.01～0.02 mm，否則兩刀刃相連處間斷點間距大，模切時煙包上留有連接點甚至出現(xiàn)切不斷的現(xiàn)象；如果此處為小過盈配合，相鄰刀刃受擠壓，刃尖將因此而崩裂受損。

3.4 清廢鏟與清廢針

清廢鏟與清廢針安裝不正確，將使二者磨損過大過快，是模具異常損壞的關鍵點。常表現(xiàn)為模具帶廢，廢紙再次進入模切區(qū)，廢紙與待模切紙張疊加，刀刃因受到突變且倍增的切斷力而被壓壞甚至崩刀。安裝時，注意將清廢針擰緊、六方擰緊部位不高于輥體表面、不歪斜、扎針尖鋒利不卷曲；同時確保扎針與清廢鏟槽口兩側間隙a＝0.2 mm，當槽口磨損時兩側間隙a≥1.0 mm 時，應更換新清廢鏟。清廢鏟一般存在刃口缺口、刃口不平正、槽口寬度太寬等問題，安裝時其底面與輥體表面相切、刃口緊貼輥體、間隙b＝0.03～0.05 mm。清廢鏟與清廢針需要常檢查、常更換。

4 總結

模具作為一個工作單元，組成部件多，影響模具精度和使用壽命的因素也很多。維修過程中，不僅需檢測單個部件精度是否符合要求，還應規(guī)范裝配，保證各配合部位合理的間隙；不能僅關注刀刃、輥體表面的磨損，還應檢查機架、軸承等運轉部件的磨損量。只有嚴格控制過程參數，模具維修和使用才能邁上更高的臺階。